Pompy ciepła

Pompy ciepła należą do grupy urządzeń wykorzystujących energię odnawialną. Energia pobierana jest z powietrza, wody bąź gruntu nazywanych “dolnym źródłem ciepła”. Obecnie obserwuje się dynamiczny wzrost inwestycji w których wykorzystywane są pompy ciepłą jako źródła energi cieplnej. Urzadzenia te wypełniają oczekiwania dotyczące ochrony otaczającego nas środowiska, braku emisji pyłów i innych substncji niebezpiecznych. Częstym argumentem zniechęcającym inwestorów do tych urządzeń był aspekt finasowy. Jednak rozważanie związane z zakupem źródła ciepła przez pryzmat kosztów inwestycyjnych bywają mylące. Korzyści z posiadania pompy ciepła jest wiele z perspektywy wielu lat eksploatacji desyzja o zakupei takiego urządzenia jest z pewności właściwa.

 

Zasada działania pomp ciepła

W artykule postaramy się Państwu zobrazować działanie urządzenia bez nadmiaru wiedzy teoretycznej. Przez analogię często budowę i zasadę działania porównuję się do urządzeń które znajdują się w każdym gospodarstwie domowym-jak chociaż by lodówka czy zamrażarka. Zasada pracy lodówki domowej i pompy ciepła jest identyczna.
W każym układzie chłodniczym rozróżniamy klilka charakterystycznych elementów składowych do których należą:

  • sprężarka
  • parownik
  • skraplacz
  • zawór rozprężny

W domowej chłodziarce w przestrzeni wewnetrznej do której wkładamy żywność znajduję się parownik. Wędliny, sery i inne artykuły spożywcze przyniesione ze sklepu posiadają posiadają temperaturę kilku, klikunastu czasem klikudziesięcu stopni C. Wewnątrz układu chłodniczego znajduję się gaz chłodniczy mający specyficzne właściwości fizyczne (jedną z nich jest wrzenie w ujemnych temperaturach). W prarowniku następuje odparowanie czynnika chłodniczego (który energię pobrał z pożywienia). Należy przypomnieć, że z procesami parowania i skraplania związane jest dostarczania i pobieranie energi. Po odparowaniu czynnika chłodniczego z parownika sprężarka zasysa pary czynnika i w przestrzeni skraplacza doprowadza do odpowiednio wysokiego ciśnienia. Zawór rozprężny znajdujący się między parownikiem i skraplaczem rozdziela przestrzenie wysokiego i niskiego ciśnienia przepuszczając powolnie skroplony czynnik chłodniczy do parownika. Należy jeszcze powrócić do elementu skraplacza w którym to sprężony czynnik chłodniczy ulega skrpleniu oddając energię do otoczenia (w przypadku domowej lodówki energia oddawana jest przez kratkę na tylnej ścianie, w nowoczesnych lodówkach urządzenia oddają energię bokami obudowy.
Reasumując energia pobierana z żywności przekazywana jest w domowej chłodziarce na zewnątrz urządzenia. Do tego potrzebny jest wcześniej omówiony układ chłodniczy. Sprężarka zapewnia pracę całego układu, nakłady finansowe związane są właśnie z zasilaniem silnika elektrycznego napędzającego sprężarkę. Pompy ciepła działają na tej samej zasadzie, różne są tylko cele w relacji do domowej chłodziarki (chociaż nie zawcze). Pompa ciepła pobiera energię z gruntu, wody czy powietrza (lodówka z żywności ). Dla pompy ciepła najczęściej pożądanym efetktem pracy jest dodawanie energi do wewnątrz czyli ogrzewanie domu (w lodówce ogrzewanie na zewnątrz jest efetkem ubocznym pracy). Poza tymi analogiami oczywiste jest, że układy chłodnicze w lodówkach, klimatyzatorach i pompach ciepła różnią się w szczegółami konstrukcyjnymi.
Tak więc pompy ciepła jako urządzenia pobierają energię z jednego miejsca i przekazują w inne. Kosztem działania jest energia elektryczna jaka jest potrzebna do zasilania silnika sprężarki.
Nazwa techniczna finalnego produktu pomy ciepła związane jest z tym z jakiego środowiska pobierana jest energia. W przypadku gruntowych pomp ciepła energia (tzw. Dolnego źródła) pobierana jest z gruntu w postaci odwiertów z zatopionymi rurociągami (tzw. Pionowe dolnego źródło), lub zakopanego rurociągu pod powierzchnią gruntu (tzw. Poziome dolne źródło). Oczywiście bywają mniej popularne sposoby instalowania dolnego źródła, chociaż by zamontowane rurociągi w jeziorach i innych akwenach wodnych.
Drugą grupę stanowią powietrzne pompy ciepła, które energię pobierają z powietrza zewnętrznego. Te właśnie urządzenia odnotowują w ostatnim czasie niespotykany wzrost sprzedaży.

 

Czy wszystkie pompy ciepła są takie same?

To pytanie często nurtuje osoby zainteresowane zakupem pomy ciepła. Jest wielu producentów oferujących swoje produkty różniące się budową, wyposażeniem, parametrami, jakością wykonania i ceną. Namawiamy klientów by byli dociekliwi i przy wyborze pomy ciepła jaki i konfiguracji elemetów dodatkowych kierowali się różnymi aspektami technicznymi oraz ekonomicznymi nie tylko ceną związaną z zakupem i montażem pompy ciepła.

Ponmiżej zestawione zostały najczęstsze różnice i szczegóły związane z podłączeniem dznego rodzaju pompy ciepła:

GRUNTOWA POMPA CIEPŁA 

Najczęściej tego typu pompy ciepła posiadają sprężarkę o stałej wydajności (tzw. On/off)

  • jeśli sprężarka typu on/off,dla prawidłowej pracy konieczny bufor o odpowiedzniej pojemności
  • jeśli sprężarka o zmiennej wydajności (inwerterowa) bufor najczęściej jest zbędny
  • konieczne jest wykonanie dolnego źródła w postacji wodwiertów lub zakopanych rurociągów (co znacznie podwyższa koszty inwestycji)

POWIETRZNA POMPA CIEPŁA

  • wszystkie oferowane przez producentów powietrzne pompy ciepła posiadają płynie regulowaną moc sprężarki w zakresie mocy minimalnej i maksymalnej (typu inwerter) 
  • zbędny jest montaż zbiorników buforowych bądź też ich montaż konieczny w szczególnych przypadkach.

 

Część producentów jako powietrzne pompy ciepła proponuje najzwyczajniej w świecie klimatyzatory zaadoptowane do pracy grzewczej. Są one doposażone w tzw. Jednostki wewnętrzne (czyli te które montujemy wewnątrz budynku). Takie urządzenia nadają się znakomicie do ogrzewania z wykorzystaniem systemów podłogowych gdzie temperatura zasilanie nie przekracza najczęściej 40 stopni C. Montując taką pompę dla ogrzewania gdzie potrzebna jst temeratura zasilania przekraczająca 50 stopni C użytkownik może być zawiedziony wysokimi kosztami ogrzewania. Spwodowane to będzie koniecznością załączenia się grzałek elektrycznych w mniej sprzyjających warunkach pracy. 

Proponowane są też urządzenia zaprojektowane od samego początku jak  pompy ciepła, posiadające wiele zalet technicznych i funkcjonalnych. Znakomicie pracują z ogrzewaniem podłogowym jak i grzejnikami zasilanymi czynnikiem o temperaturze powyżej 50 stopnio celsjusza. Mają jednak jedną wadę, nie należą do grupy najtańszych pomp ciepła.

Najważniejsze różnice techniczne pomp ciepła niskiej i wysokiej jakości.

Tania pompa ciepła Pompa ciepła wysokiej jakości
sprężarka Zależna od modelu -zależna od modelu
Zawór rozprężny 1 mechaniczny, lub 1 elektroniczny 2 elektoniczne
System rozmrażania  Grzałak elektryczna, sterowanie progiem temeratury Inteligentne sterowanie
System ogrzania karteru sprężarki Grzałka elektryczna  Inteligentne grzanie uzwojenie
 sterowanie pogodowe Nie zawsze W standardzie
Obecność algorytmów potymalizacji nie W standardzie
Zabezpieczenie przed częstym rozruchem nie W standardzie
Programy sterujące ogrzewaniem Nie zawsze W standardzie
Programy sterujące c.w.u. Nie zawsze W standardzie
Sterowanie urządzeniami  peryferyjnymi  Rzadko  W standardzie
Współpraca z fotowoltaiką nie W standardzie
Zdalny nadzór przez smartfon nie W standardzie
Możliwość rozbudowy dla kilku obiegów grzewczych tak nie
Izilacja termiczna w jednostce zewnętrznej zła perfekcyjna
Akustyka jednostki zewnętrznej  Klienci mają zastrzerzenia Bardzo cicha praca

 

Gdzie zamontować pompę ciepła?

Oczekiwania przestrzenne związane z montażem pompy ciepła nie są wygurowane. Zasadniczo urządzenia możemy instalować w różnych miejscach. Najczęściej są to pomieszczenia techniczne o powierzchni od kilku do kilkunastu m2. Jednostkę wewnętrzną pompy ciepła montuje się na ścianie bądź też ustawia na podłodze (w zależności od rozwiązań konstrukcyjnych danego modelu). W pomieszczeniu technicznym potrzebna jest przestrzeń na ustawienie zasobnika na c.w.u., poprowadzenie rurociągów wraz z niezbedną infrastrukturą techniczną. W zależności od potrzeb klienta oraz wybranych rozwiązań technicznych stosuje się też magazynowanie czynnika grzewczego z pojemnikach nazywanych buforami ciepła. Są to zbiorniki stpjące o znacznej pojemności wodnej najczęściej kilkaset litrów. Przedstawiony opis dotyczył rozmieszczenia urządzeń w obiekcie.
Jeśli wybrana została pompa ciepła grntowa wcześniej wykonywane jest dolne źródło ciepła w postaci odwiertów bądź kolektora poziomego. Rurociągi dolnego źródła ciepła wprowadzane są do pomieszczenia technicznego na wcześniejszym etapie prac instalacyjnych.
Dla powietrznych pomp ciepła montaż jednostki zewnętrznej realizowana jest najczęściej jednocześnie z montażem urządzeń w pomieszczeniu technicznym.